尼龍在“水煮”過(guò)程中,為何會(huì )提高制品的沖擊性能?為何會(huì )有白色的粉末析出?又為何需要在水里添加一定量的白醋?到底“水”對尼龍做了什么?
一、尼龍制品為何需要進(jìn)行“水煮”?
尼龍(PA6、PA66等)屬于熱塑性的結晶聚合物,在注射成型過(guò)程中,由于模具溫度和機頭溫度相差較大,聚合物熔體在注射到模腔內會(huì )迅速冷卻至玻璃化溫度(Tg,即不受外力下聚合物分子鏈能夠運動(dòng)的只低溫度)以下,分子鏈被凍結,導致大分子鏈沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行排序和堆砌,形成自然結晶的材料。此時(shí),材料內部的大分子鏈并沒(méi)有處于熱力學(xué)穩定狀態(tài),仍然會(huì )有趨向于自然取向和結晶的運動(dòng)狀態(tài)。
所以,在尼龍制品成型后,會(huì )放在90~100℃的溫水中“煮”2~3h,可以消除產(chǎn)品的內應力,提高制品的沖擊性能。
二、為何“水”可以消除尼龍制品的內應力?
尼龍行業(yè)的人都知道,在尼龍注塑成型前,需要對尼龍進(jìn)行干燥處理(烘料)。因為尼龍分子結構中含有極性親水集團——酰胺基團,具有強的吸濕嚴性。如不進(jìn)行烘料,水汽的存在會(huì )是制品的性能大幅降低。那么既然這樣,為何還對尼龍進(jìn)行“水煮”?
尼龍有很強的吸濕性,所以講尼龍制品進(jìn)行“水煮”,尼龍分子鏈在吸收水汽之后,有助于分子鏈的取向運動(dòng)(熱力學(xué)運動(dòng)),促進(jìn)材料的自然結晶過(guò)程,降低內應內,提高制品的沖擊性能。
三、尼龍“水煮”時(shí)為何會(huì )出現白色粉末?
聚合物是一類(lèi)由許多小分子單體通過(guò)化學(xué)反應形成的高分子化合物。以PA6為例,由己內酰胺通過(guò)縮聚,形成的高分子化合物。由于在聚合反應過(guò)程中,存在著(zhù)化學(xué)反應平衡,所以最終合成的產(chǎn)物中已然存在少量的己內酰胺單體,處于游離狀態(tài)。
這些游離的小分子單體,由于熱運動(dòng)會(huì )向制品的表面遷移,特別是在“水煮”過(guò)程中,會(huì )加快這些小分子單體的遷移速率并析出,就相當于萃取的過(guò)程。所以,在“水煮”過(guò)程中,就會(huì )有白色粉末的析出。在尼龍6切片廠(chǎng)家生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì )有專(zhuān)門(mén)的設備將這些單體進(jìn)行回收,從而提高原料的利用率。但是由于設備成本較高,所以一般的注塑廠(chǎng)家并不能做到。
所以為了解決這個(gè)問(wèn)題,通常會(huì )在水中添加一定量的白醋。來(lái)抑制游離單體的析出,減少白色粉末的出現。